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1、下承式钢桁半结合桥桥面系的受力状态及改善方法_张晔芝第29卷,第2期中国铁道科学2008年3月CHINARAILWAYSCIENCE文章编号:1001-4632(2008)02-0053-06Vol129No12March,2008下承式钢桁半结合桥桥面系的受力状态及改善方法张晔芝(中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075)摘要:针对下承式钢桁半结合桥横梁的面外弯曲和混凝土桥面板受拉的问题,以64和96m下承式钢桁半结合桥为例,对3种现浇混凝土板施工方法桥面系的受力状态进行计算和分析比较。结果表明:采用由跨中向两端逐个节间
2、固联纵、横梁后再浇筑混凝土板的方法,可使横梁的面外弯矩大幅度减少。据此提出预制板不设纵梁和待混凝土预制板全部上桥就位并释放横梁面外弯曲后再固联纵梁与横梁的2种施工方法。采用这2种施工方法可以基本消除一期恒载作用下横梁的面外弯矩和混凝土板中的轴向拉应力,如果再加上压重等措施,则可进一步消除或减少二期恒载和活载引起的横梁面外弯矩和混凝土板中的轴向拉应力。关键词:钢桁半结合桥;施工方法;横梁;面外弯曲;混凝土桥面板;轴向拉应力中图分类号:U4481211;U448153文献—————————————————————————————
3、——————————————————标识码:A下承式钢桁结合桥因刚度大、噪音小、建筑高度低等优点,在日本、法国和我国台湾的高速铁路上应用较多。如日本山阳新干线的远贺川桥,东北新干线上的第一北上川桥、第二北上川桥和利根川桥,北陆新干线上的第三千曲川桥和犀川桥等。我国既有线路提速改造、客运专线、高速铁路上一些100m左右跨度的桥梁也将采用下承式钢桁结合桥[3,4]。正在建设中的武汉天兴洲长江大桥下层铁路桥面,也采用了钢桁结合桥面。下承式钢桁结合桥的桥面结构形式较多,半结合桥面是其中的一种[3,5][1,2]引起横梁的面外弯曲(旁
4、弯)和混凝土桥面板的轴向拉力[6,7]。横梁的面外弯曲由跨中至桥端逐渐增大,越靠端部的横梁越严峻。当跨度较大时,横梁面外弯曲引起的应力相当大,给设计造成困难。因此,减少横梁的面外弯曲是设计下承式钢桁半结合桥的关键之一。混凝土桥面板与纵梁和横梁结合,主要是为了增大桥梁的刚度尤其是横向刚度,以改善行车舒适度。另外,下承式钢桁半结合桥在恒载作用下的受力状态与施工方法密切相关,采用适当的施工方法,可以消除或减少恒载作用下的横梁面外弯曲。混凝土桥面板可以预制,也可以现浇。工地现浇混凝土桥面板的施工方法主要有以下3种:1将横梁、纵梁一次
5、性全部联接完毕后,———————————————————————————————————————————————再浇注混凝土桥面板;o由跨中节间向两头桥端逐个节间联接纵梁并浇注混凝土;?由两头桥端节间向跨中节间逐个联接纵梁并浇注混凝土。按方法1施工时,每一个节间的混凝土板重量都会引起所有横梁的面外弯曲。按方法o和方法?施工时,在浇注某一节间的混凝土时,只有本节间和已浇筑好混凝土的节间横梁产生面外弯曲,其后浇注混凝土的节间还没有联接纵梁,所以横梁不会产生面外弯曲。。这种桥面的混凝土板较窄且只与纵梁和横梁结合,与下弦杆不结合,结
6、构构造简单,传力途径明确。本文针对下承式钢桁半结合桥横梁的面外弯曲问题和混凝土桥面板的受拉问题,分析横梁面外弯曲产生的主要原因,提出改善桥面系受力状态的方法和措施。1施工方法和受力特点分析下承式简支钢桁半结合桥在竖向荷载作用下,上弦杆受压,下弦杆受拉,主桁下弦杆带动横梁两端向桥头移动,而纵梁却约束了横梁的位移,从而收稿日期:2006-11-16;修订日期:2007-12-27基金项目:铁道部科技研究开发计划项目(99G33,2003G003)作者简介:张晔芝(1973)),男,上海人,副教授,博士。54中国铁道科学第29卷下
7、面以64和96m下承式简支钢桁半结合桥为例,模拟上述3种施工方法,对其进行空间有限元分析,定量比较3种施工方法对桥面系受力状态产生的影响,研究减少横梁面外弯曲的方法和措施。———————————————————————————————————————————————法?与方法1相比,端横梁的面外弯矩减少17%,横梁2减少23%,横梁3减少51%;3种施工方法下横梁面外弯矩的最大值分别为306,238和235kN#m。由此可以得出,越后浇筑的节间其横梁的面外弯矩越小。2施工方法对64m下承式钢桁半结合桥横梁受力状态的影响64m
8、下承式钢桁半结合桥的横梁均为?字形截面,上翼缘800@40(mm),腹板1910@16(mm),下翼缘950@50(mm),横梁编号由桥端向跨中增加,横梁1为端横梁,结构如图1所示。模拟施工过程的空间有限元分析结果表明,在一期恒载作用下,3种不同施工方法的横梁竖向(面内)弯矩相差不大,而面
